Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования

Второй раздел.

Во втором разделе приведено описание результатов непосредственных измерений магнитной восприимчивости на лабораторных образцах почв (монолитах).

Автором изучены 160 монолитов из коллекции почв факультета почвоведения и музея землеведения Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова, из них: 26% - черноземов, 16% - солодей, солончаков, солонцов, 11% -каштановых почв, 20% - подзолов, 19%- серых почв, 8% - желтоземов и красноземов различных областей Российской федерации. Общий объем составил 2325 измерений. Описана методика измерения магнитной восприимчивости χ полевым каппаметром КТ-5.

Анализ полученных экспериментальных данных проводился с помощью методов математической статистики. Известно, что в основе анализа результатов экспериментов, всегда лежит представление о характере распределения измеряемых величин.

Для всех типов почв обнаружено, что распределение магнитной восприимчивости (χ) является логнормальным. Проверка гипотезы о логнормальном распределении магнитной восприимчивости выполнялась в шести подгруппах по типам почв при помощи критерия Колмогорова. Для всех типов почв обнаружено, что эта гипотеза не отвергается при уровне значимости 10-20 %. Это также иллюстрирует рис. 1, на котором представлены гистограммы магнитной восприимчивости для различных типов почв. Как видно из рисунка, практически не различаются по средним значением магнитной восприимчивости черноземы, серые почвы и каштановые почвы: область значений χ лежит в пределах от 5^.10^-5 до 90^.10^-5 ед Си, а среднее значение χ = 20 ^.10^-5 ед. Си. Наименьшими значениями (и наименьшей дисперсией значений) магнитной восприимчивости отличается группа солодей (солончаков) и подзолов их χ варьирует от 5^.10^-5 до 50^.10^-5 ед Си, среднее 10^.10^-5χ15^.10^-5 ед. Си.

Наибольшим разбросом значений χ обладают красноземы и желтоземы, их магнитная восприимчивость меняется от 50^.10^-5 до 600^.10^-5 ед. Си. Статистический анализ показал, что красноземы и желтоземы по среднему значению χ равному 100^.10^-5 ед. СИ, уверенно отличается от всех изученных почв. Это вполне согласуется с представлениями о том, что эти почвы содержат значительное количество железа, в том числе в виде гематита, который и обусловливает их окраску.

Большой интерес представляет характер изменения магнитной восприимчивости с глубиной - магнитный профиль почвы. Для выяснения особенностей поведения магнитных профилей почв были построены гистограммы χ на различных уровнях по глубине (рис. 2). На основе полученных гистограмм были рассчитаны обобщенные магнитные профили для различных типов почв. Из рисунка 2 видно, что магнитный профиль может быть важной характеристикой типа почв. Наиболее ярко среди изученных типов почв выразились магнитные профили черноземов и каштановых почв. Для них отмечается резкое (примерно вдвое) уменьшение значений магнитной восприимчивости в диапазоне глубин от 40 до 50 см. Можно предположить, что эта граница отвечает переходному горизонту В, который отделяет собственно почвенный слой А от материнской породы С. Для других типов почв такой резкой границы не наблюдается, что, возможно, определяется меньшей степенью изменения материнской породы в процессе почвообразования. Магнитный профиль солодей и серых почв характеризуется тем, что χ остается почти постоянной, как по величине, так и по дисперсии значений на всех глубинных срезах. Автором выявлено, что магнитный профиль для подзолов нетипичен для изученных почв: для них характерно некоторое возрастание χ с глубиной. Отличие магнитных профилей изученных монолитов почв может лечь в основу их диагностики и разделения.

Статистический анализ экспериментальных данных, включающих более 2325 измерении магнитной восприимчивости, позволяет сделать следующие выводы: а) магнитная восприимчивость изученных почв подчиняется логнормальному распределению, свойственному осадочным горным породам; б) изученные типы почв по среднему значению магнитной восприимчивости можно уверенно разделить две группы: -слабомагнитные почвы с магнитной восприимчивостью от 5^.10^-5 до 80^.10^-5 ед.Си (подзолы, солоди, серые, каштановые, черноземы) и сильномагнитные с χ от 100^.10^-5 до 600^.10^-5 ед. Си, (желтоземы и красноземы); в) разные типы почв обладают различными законами изменчивости магнитной восприимчивости по глубине (магнитным профилем), что может служить важным диагностическим признаком.